武志斌

摘要 为探讨一氧化氮和镁对NaCl胁迫下棉花幼苗生长的影响，以鲁21为试验材料，以适宜浓度的NaCl模拟盐胁迫条件，用一氧化氮供体SNP（硝普纳）和MgSO4溶液浸种，研究了不同浓度一氧化氮（0.05、0.10、0.20 mmol/L）和镁（20、60、80 mg/L）复配浸种处理对NaCl胁迫条件下棉花幼苗生长的影响，以期筛选出能缓解盐胁迫对棉花幼苗生长产生抑制作用的最佳浓度组合。通过观察种子发芽情况，测定幼苗的SOD活性、POD活性、根系活力、叶绿素含量、脯氨酸、叶片电导率、丙二醛含量等相关指标。结果表明，一氧化氮和镁复配浸种对棉花幼苗的耐盐性有显著影响，可显著提高NaCl胁迫条件下幼苗根系活力、POD活性、叶绿素含量、脯氨酸含量及SOD活性，能显著降低幼苗叶片的电导率及MDA含量，其中0.1 mmol/L的SNP和60 mg/L的MgSO4复配浸种处理对提高盐胁迫下棉花幼苗的生长势效果最好。

关键词 棉花;盐胁迫;一氧化氮;镁;幼苗生长

中图分类号 S562文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）08-0054-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.08.014

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Nitric Oxide and Magnesium on Cotton Seedling Growth under NaCl Stress

WU Zhi-bin （Xinxiang Soil and Fertilizer Workstation， Xinxiang， Henan 453003）

Abstract In order to explore the effects of nitric oxide and magnesium on the growth of cotton seedlings under NaCl stress， Lu 21 was used as experimental material， and the seeds were soaked with SNP （nitroprusside） and MgSO4 solution with appropriate concentration of NaCl.The effects of different concentrations of SNP（0.05， 0.10， 0.20 mmol/L） and Mg （20， 60， 80 mg/L） were studied， so as to screen out the best concentration combination which can alleviate the inhibition effect of salt stress on the growth of cotton seedlings.By observing the germination of seeds， the SOD activity， POD activity， root activity， chlorophyll， proline， leaf conductivity， malondialdehyde content and other related indicators of the seedlings were determined.The results showed that the combined soaking of nitric oxide and magnesium had a significant effect on the salt tolerance of cotton seedlings.For example， the root activity， POD activity， chlorophyll， proline content and SOD activity of seedlings under salt and NaCl stress could be significantly improved.To reduce the electrical conductivity and MDA content of the leaves of the seedlings， the combination of 0.1 mmol/L SNP and 60 mg/L MgSO4 in combination for seed soaking was the best way to improve the growth vigor of cotton seedlings under salt stress.

Key words Cotton;Salt stress;Nitric oxide;Magnesium;Seedling growth

棉花是較耐盐碱的作物，其耐盐能力因生育阶段而不同。有研究表明，种子萌发和幼苗生长阶段是棉花耐盐能力较弱的时期，因此也是对棉花品种进行耐盐性筛选的关键时期[1-3]。镁是植物叶绿素的重要组成成分之一，植物一旦缺镁，会破坏叶绿体结构，导致基粒数、类囊体数下降[4]。镁是植物体内多种酶的活化剂，盐胁迫下Mg2+吸收量减少，会对植物的生长发育产生极为不利的影响[5]。一氧化氮不仅介导了植物防御相关基因的表达、细胞程序性死亡、脱落酸诱导的气孔关闭 [6]，还参与了种子萌发、胁迫响应、成熟和衰老等生理过程，特别是提高植物抗逆性的作用引起了人们的关注[7-10]。许多研究者已经意识到外源一氧化氮在提高植物耐盐性中的作用，并且其调节作用与外源一氧化氮的浓度相关。硝普钠作为常用的外源一氧化氮供体同样可以发挥相似的作用。但关于Mg2+与SNP复配浸种对干旱、老化、低温、盐渍化等逆境胁迫下棉花幼苗生长的影响，目前国内外鲜见相关报道。鉴于此，笔者以鲁21为材料，通过对棉花萌发后相关生理指标的测定分析，探讨了不同浓度组合的MgSO4和SNP复配浸种对盐胁迫条件下棉花幼苗生长的影响，为深入探究如何缓解盐胁迫对棉花幼苗生长的抑制作用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试材料的棉花品种为鲁21，由河南科技学院遗传育种实验室提供。

1.2 试验方法 采用发芽盒模拟盐渍土（150 mmol/L NaCl溶液）培养法。试验采取两因素完全随机区组设计。SNP为A因素，设3个不同浓度：0.05 mmol/L（A1处理），0.10 mmol/L （A2处理），0.20 mmol/L （A3处理）;MgSO4 为B因素，设3个不同浓度：20 mg/L （B1处理），60 mg/L （B2处理），80 mg/L （B3处理）。以蒸馏水为对照，记为CK，共10个处理，每个处理重复3次。

取适量经硫酸脱绒后的棉花种子置于各浓度的SNP溶液和MgSO4复配液中浸泡24 h，种植于以适宜浓度的氯化钠溶液模拟NaCl胁迫条件的发芽盒（12 cm×12 cm ×5 cm）中，每个发芽盒60粒种子，置于人工气候培养室内，在白天30 ℃、夜间26 ℃、12 h光照条件下培养。每天记录种子发芽数，按蒸发量定时补水。在种子萌发12 d时测定幼苗的叶绿素含量、根系活力、脯氨酸、POD活性、SOD活性、丙二醛和电导率等相关生理指标。

1.3 相关指标的测定方法

采用电导率仪测量电导率[11];采用愈创木酚比色法测定过氧化物酶（POD）活性[12];采用TTC法测定根系活力[12];采用酸性茚三酮显色法测定脯氨酸含量[12];采用硫代巴比妥酸比色法测定丙二醛含量[12];采用NBT光还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性[12];采用乙醇丙酮浸提法测定叶绿素含量[13]。

1.4 数据分析方法 采用SPSS Statistics 21.0软件对试验数据进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对NaCl胁迫下棉花种子萌发的影响

从表1可以看出，外源一氧化氮和镁复配处理能提高NaCl胁迫下棉花种子的萌发，但其影响程度因浓度而不同。其中，0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂处理棉花种子的发芽率最高，其次是0.05 mmol/L SNP和20 mg/L镁复配处理，但二者差异不显著。以0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 镁复配浸种后棉花种子的发芽势最高，其次是0.05 mmol/L SNP和20 mg/L镁复配浸种处理，二者差异不显著。以0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 镁复配浸种处理后的棉花种子的发芽指数最大，其次是0.05 mmol/L SNP和60 mg/L镁复配浸种处理后的棉花种子的发芽指数，二者差异显著。

2.2 不同处理对NaCl胁迫下棉花幼苗生理指标的影响

从表2可以看出，与对照相比，SNP和镁复配浸种处理不同程度地提高了棉花幼苗的叶绿素含量、根系活力及脯氨酸含量，其中以0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 镁复配浸种处理的叶绿素含量最高，与其他处理间差异显著，其次为0.1 mmol/L SNP与20 mg/L 镁处理。0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 镁复配浸种处理的幼苗根系活力最高，其次为0.10 mmol/L SNP与80 mg/L 镁复配浸种处理，效果较好，但二者之间差异不显著。脯氨酸含量以0.1 mmol/L SNP和60 mg/L 镁复配浸种后含量最高，其次是0.10 mmol/L SNP和20 mg/L 镁复配浸种，但二者差异不大。

2.3 不同处理对NaCl胁迫下棉花保护性酶活性的影响

一氧化氮和镁复配处理对NaCl胁迫下棉花幼苗生长时保护性酶SOD、POD活性的影响见表3。从表3可以看出，与对照相比，经过SNP和Mg2+复配处理后的棉花幼苗POD与SOD活性均有所提高。其中以0.10 mmol/L SNP和60 mg/L MgSO4复配浸种后SOD酶活性最高;其次是0.10 mmol/L SNP和20 mg/L MgSO4的复配处理，但二者差异不显著，与其他处理间差异不显著。0.10 mmol/L SNP和60 mg/L MgSO4复配浸种处理的POD酶活性最高，与其他处理间差异显著;其次是0.10 mmol/L SNP和20 mg/L MgSO4处理的复配处理。

2.4 不同处理对NaCl胁迫下棉花幼苗膜通透性指标的影响

从表4可以看出，与对照相比，SNP和镁复配处理后棉花幼苗叶片相对电导率及丙二醛含量都有不同程度降低。其中0.05 mmol/L SNP和80 mg/L 镁复配处理的相对电导率最低;其次是0.2 mmol/L SNP和60 mg/L 镁复配处理，但二者之间没有显著差异，与其他处理间差异也不显著。0.1 mmol/L SNP和60 mg/L 镁复配浸种的丙二醛含量最低;其次是0.1 mmol/L SNP和80 mg/L 镁复配处理，二者间同样差异不显著，与其他处理间也没有显著差异。

3 小结与讨论

幼苗生长是植物的形态建成以及生长发育的基础，也是植物忍受环境胁迫很重要的一个阶段。镁作为植物的必需矿质元素，能够影响植物根系的活力[14]。适量的镁不仅能够提高植物根系活力[15]，还能提高植物叶绿素的含量，促进光合作用[16]，提高植物的抗逆性[17]。SNP能够在一定程度

上缓解胁迫条件对棉花幼苗造成的伤害，这与陈静等[18]研究的对棉花幼苗生理生长的调控结果相似。凌腾芳等[19]也发现外源一氧化氮可以提高水稻幼苗的耐盐性。蒋明义等[20]证实了渗透胁迫下叶绿素的降解主要由活性氧的氧化损伤引起，而质膜电解质外渗的增加与脂质过氧化速率呈显著正相关。邵瑞鑫等[21]研究表明，干旱胁迫时添加SNP对小麦侧根数量有明显的促进作用。POD、SOD作为棉株体内膜脂过氧化酶防御系统的保护酶，可以清除植物体内产生的活性氧和过氧化物自由基，以防止超氧化自由基对细胞膜系统产生的伤害，从而可以在一定程度上抵抗逆境条件[22]。该试验结果显示，一氧化氮和镁处理在一定浓度范围内提高了NaCl胁迫条件下棉花幼苗的脯氨酸含量、叶绿素含量、根系活力、POD及SOD活性，并且降低了叶片相对电导率及MDA含量，其中以0.1 mmol/L SNP和60 mg/L 镁复配浸种处理对提高其耐盐性效果最好。因此，外源一氧化氮和镁复配浸种能明显提高NaCl胁迫条件下棉花幼苗的生长势，但该试验结果的应用还有待于大田试验的进一步验证。

参考文献

[1]

王俊娟，王德龙，樊伟莉，等.陆地棉萌发至三叶期不同生育阶段耐盐特性[J].生态学报， 2011，31（13）：3720-3727.

[2]MUNNS R，TESTER M.Mechanisms of salinity tolerance[J].Annual review of plant biology，2008，59：651-681.

[3]李双男， 郭慧娟， 王晶，等.不同盐碱胁迫对棉花种子萌发的影响[J].种子，2018，37（1）：38-45.

[4]张亚晨.简述镁元素对植物的作用[J].农业开发与装备，2018（11）：166，192.

[5]王芳，刘鹏.土壤镁的植物效应的研究进展[J].江西林业科技，2003，31（1）：34-37.

[6]王芳，刘鹏，史锋，等.镁对大豆叶片抗氧化代谢的影响[J].中国油料作物学报，2006，28（1）：32-38.

[7]DELLEDONNE M，XIA Y J，DIXON R A，et al.Nitric oxide functions as a signal in plant disease resistance [J].Nature， 1998，394（6693）：585-588.

[8]MILLAR A H，DAY D A.Nitric oxide inhibits the cytochrome oxidase but not the alternative oxidase of plant mitochondria[J].FEBS Lett， 1996， 398（2/3）：155-158.

[9]ZHANG H，SHEN W B，XU L L.Effects of nitric oxide on the germination of wheat seeds and its reactive oxygen species metabolisms under osmotic stress[J].Acta Bot Sin， 2003，45（8）：901-905.

[10]LESHEM Y Y，WILLS R B H，KU V V V.Evidence for the function of the free radical gas-nitric oxide（NO·）-as an endogenous maturation and senescence regulating factor in higher plants[J].Plant physiol Biochem，1998，36（11）：825-833.

[11]PEDROSO M C，MAGALHAES J R，DURZAN D.A nitric oxide burst precedes apoptosis in angiosperm and gymnosperm callus cells and foliar tissues[J].J Exp Bot，2000，51（347）：1027-1036.

[12]张志良，瞿伟菁.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2009：100-103.

[13]乔富廉.植物生理学实验分析测定技术[M].北京：中国农业科学技术出版社，2002：68-198.

[14]王芳，刘鹏，朱靖文.镁对大豆根系活力叶绿素含量和膜透性的影响[J].农业环境科学学报，2004，23（2）：235-239.

[15]丁玉川，罗伟，任小利，等.不同镁浓度对水稻根系生长及生理特性的影响[J].植物营养与肥料学报，2009，15（3）：537-543.

[16]崔国明，张小海，李永平，等.镁对烤烟生理生化及品质和产量的影响研究[J].中国烟草科学，1998，19（1）：5-7.

[17]黄红荣，李建明，胡晓辉，等.提高营养液镁浓度可缓解黄瓜幼苗亚低温胁迫[J].植物营养与肥料学报，2017，23（3）：740-747.

[18]陈静，刘连涛，孙红春，等.NO对缺氮胁迫下棉花幼苗生理生长的调控效应[J].中国农业科学，2013，46（14）：3065-3071.

[19]凌腾芳，宣伟，樊颖瑞，等.外源葡萄糖、果糖和NO供体（SNP）对盐胁迫下水稻种子萌发的影响[J].植物生理与分子生物学学报，2005，31（2）：205-212.

[20]蒋明义，杨文英，徐江，等.渗透胁迫下水稻幼苗中叶绿素降解的活性氧损伤作用[J].植物学报，1994，36（4）：289-295.

[21]邵瑞鑫，上官周平.外源NO调控小麦幼苗生长与生理的浓度效应[J].生态学报，2008，28（1）：302-309.

[22]董合忠，郭慶正，唐薇.棉花的缺水伤害和抗伤害机理[J].棉花学报，1997，9（6）：287-291.